Шпаргалка по "Гистологии"

1.История  создания клеточного учения. Основные  положения клеточной теории.

Клетка - элементарная структурно-функциональная и генетическая единица организ-ма, составляющая основу его жизнедеятельности и обладающая всеми признаками живого: раздражимостью, возбудимостью, сократимостью, обменом веществ и энергии, хранением генетической информации и передачей ее в ряду поколений. Клетка - наименьшая единица живого. Кроме клеток, в организме находятся их произ-водные, которые не имеют клеточного строения (симпласт, синцитий, межклеточное веще-ство). Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматиче-ской мембраной. Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. В ядре различают хроматин, ядрышки, ядерную оболочку, нуклеоплазму и ядерный белковый остов. Цитоплазма включает в себя гиалоплазму, в которой находятся ор-ганеллы. Часть органелл имеет мембранное строение: эндоплазматический ретикулум, аппа-рат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, митохондрии. Немембранные органеллы представле-ны рибосомами, клеточным центром, ресничками, жгутиками, цитоскелетом. Кроме того, в гиалоплазме могут встретитьтся включения (жировые капли, пигментные гранулы и др.).  Разделение клетки на отдельные компоненты не означает их функциональной обособленно-сти. Все компоненты выполняют отдельные внутриклеточные функции. Изучением общих черт строения и функционирования клеток занимается цитология. Она исследует: отдельные клеточные структуры, их функции, пути регуляции этих функций, воспроизведение клеток и их компонентов, приспособление клеток к условиям среды, реакции на действие различных факторов, патологические изменения клеток.Клеточная теория.История создания клеточной теории.Клеточная теория - это обобщенное представление о строении клеток как единиц жи-вого, об их воспроизведении и роли в формировании многоклеточных организмов.Первым, кто наблюдал наименьшие единицы в составе многоклеточных, был Роберт Гук (1665). С помощью увеличительных линз в срезе пробки он обнаружил "ячейки", или "клетки". М.Мальпиги, Н.Грю, Ф.Фонтана в 1671 году показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных "пузырьков", или "мешочков". 19 век - время мик-роскопирования. Описаны ядро и протоплазма (Я.Пуркинье, Р.Броун). Т.Шванн (1838 г.) - обобщил все полученные знания и сформулировал клеточную теорию, которую дополнил Р.Вирхов (1858 г.).

Клеточная теория гласит:

1. Клетка является наименьшей единицей живого.  Живому свойственен ряд совокуп-ных признаков: способность к воспроизведению, использование и трансформация энергии, метаболизм, чувствительность, адаптация, изменчивость. Такую совокуп-ность признаков можно обнаружить впервые на клеточном уровне. Именно клетка является наименьшей единицей, отвечающей определению "живое".

2. Клетки разных организмов принципиально сходны по своему строению. Имеет ме-сто общий план организации строения клеток растений и животных. Сходство определяется одинаковостью общих функций клеток, связанных с поддержанием в них жизни (синтез нуклеиновых кислот и белков, биоэнергетика клетки и др.). Раз-личие клеток в многоклеточном организме обусловлено специализацией их функ-ций, при этом имеет место преимущественное развитие органелл специального значения.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки. У эукариотиче-ских клеток единственно полноценным способом деления является митоз, или не-прямое деление. При этом образуется специальный аппарат клеточного деления, клеточное веретено, с помощью которого равномерно и точно по двум дочерним клеткам распределяются хромосомы, до этого удвоившиеся в числе.

4. Многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и орга-нов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.  Каждое проявление деятельности целого организма (реакция на раздражение, движение, иммунные реакции и др.) осуществляется спе-циализированными клетками. Однако деятельность клеток не обособлена от других клеток и межклеточного вещества.

2. Методы исследования клеток и  тканей.

Клетка - наименьшая единица, обладающая всеми свойствами, отвечающими  опреде-лению "живое", способностью к воспроизведению, использованию  и трансформации энергии, метаболизмом, чувствительностью, адаптацией, изменчивостью.  Цитология - наука о клетке. Изучает строение и функции клеток, их воспроизведение, их взаимодействие. Клетки являются основой развития, строения и функций тканей. Ткань - система клеток и образуемых ими межклеточных структур, объединенных об-щей функцией и структурно-химической организацией. Гистология - наука о строении, раз-витии и жизнедеятельности тканей животных организмов. Различают 4 основных типа тканей, встречающихся в составе разнообразных органов всех многоклеточных животных: эпи-телиальные, ткани внутренней среды, ткани нервной системы и мышечные. Данные типы тканей осуществляют все необходимые функции при взаимоотношении организма с окружа-ющей средой: пограничность, создание постоянства внутренней среды, сокращение, воспри-ятие, передача и анализ раздражения. 

Методы микроскопирования  гистологических препаратов.

Световая микроскопия.

Разрешающая способность (d) - минимальное расстояние между двумя  точками объек-та, которые видны раздельно. Известно, что d = 0,61 * L/n * sin a, где L - длина волны света, в котором наблюдается объект; n - показатель преломления среды между объектом и объекти-вом; а - угол между оптической осью объектива и наиболее отклоненным лучом, попадаю-щим в объектив. Из формулы следует, что разрешающая способность микроскопа тем выше, чем меньше длина волны и чем больше апертура объектива (n * sin a). В обычных световых микроскопах источником освещения служит естественный или искуственный свет. Мини-мальная длина волны видимой части спектра равна примерно 0,4 мкм. Следовательно, для обычного светового микроскопа наименьшее разрешаемое расстояние равно примерно 0,2 мкм, а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) мо-жет быть 1500-2500.Таким образом, в световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки размером от 4 до 150 мкм, но и их внутриклеточные структуры - органеллы, включения. Для усиления контрастности микрообъектов применяют их окрашивание.

Ультрафиолетовая  микроскопия.В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм. Разрешаемое расстояние здесь в 2 раза меньше. Полученное в ультрафиолетовых лучах невидимое глазом изображение преобразуется в видимое с помо-щью регистрации на фотопластинке или путем применения специальных устройств (люми-несцентный экран, электронно-оптический преобразователь).

Флюоресцентная  (люминесцентная) микроскопия.Атомы и молекулы, поглощая коротковолновые лучи, переходят в возбужденное со-стояние. Обратный переход из возбужденного состояния в нормальное происходит с испус-канием света, но с большей длиной волны. В качестве источников света для возбуждения флуоресценции применяют ртутные или ксеноновые лампы , обладающие высокой яркостью в области спектра 0,25-0,4 мкм (ближние ультрафиолетовые лучи) и 0,4-0,5 мкм (сине-фиолетовые лучи). Изображение объекта изучают в свете флуоресценции.  Различают соб-ственную и наведенную флуоресценцию.Собственной флуоресценцией обладают серотонин, катехоламины (адреналин, норадреналин), содержащиеся в нервных, тучных и других клет-ках. Наведенная флуоресценция возникает при обработке препаратов специальными краси-телями - флюорохромами (акридин оранжевый, родамин, флюоросцеин и др.). При обработке акридиновым оранжевым ДНК имеет ярко-зеленое, а РНК - ярко-красное свечение. Таким образом, спектральный состав излучения несет информацию о внутреннем строении объекта и его химическом составе.Фазовоконтрастная микроскопия.Позволяет получить  контрастные изображения прозрачных и бесцветных живых объ-ектов. Контрастность неокрашенных структур достигается за счет специальной кольцевой диафрагмы, помещаемой в конденсоре, и фазовой пластинки, находящейся в объективе. Име-ет место преобразование не воспринимаемых глазом фазовых изменений прошедшего через неокрашенный препарат света в изменение его амплитуды, т.е. яркости получаемого изобра-жения. Повышение контраста позволяет видеть все структуры, различающиеся по показателю преломления.

Интерференционная микроскопия.Интерференционный микроскоп предназначен для количественного определения мас-сы ткани. Пучок света от осветителя разделяется на два потока: один проходит через объект и изменяет по фазе колебания, второй идет, минуя объект. В призмах объектива оба пучка соединяются и интерферируют между собой. В результате строится изображение, в котором участки микрообъекта разной толщины и плотности различаются по степени контрастности. Проведя количественную оценку изменений, определяют концентрацию и массу сухого ве-щества. Электронная микроскопия.

В электронном микроскопе используется поток электронов. Длина  волны электромаг-нитных колебаний, возникающих при движении потока электронов в вакууме, равна 0,0056 нм. Теоретически рассчитано, что разрешаемое расстояние может быть около 0,002 нм, или 0,000002 мкм, т.е. в 100 000 раз меньше, чем в световом микроскопе. Практически в совре-менных электронных микроскопах разрешаемое расстояние составляет около 0,1-0,7 нм. В настоящее время широко используются трансмиссионные (ТЭМ) и сканирующие (СЭМ) электронные микроскопы. С помощью ТЭМ можно получить плоскостное изображение объ-екта, СЭМ позволяет получить пространственное изображение.

 Исследование фиксированных клеток и тканей.

Гистологический препарат может  представлять собой мазок (крови, костного мозга, слюны), отпечаток (селезенки, тимуса, печени), пленку из ткани (соединительной или брю-шины, плевры), тонкий срез. Процесс изготовления гистологического препарата для световой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы: 1) взятие материала и его фиксация; 2) уплотнение материала; 3) приготовление срезов; 4) окрашивание или контра-стирование. Готовый гистологический препарат может быть использован для изучения под микроскопом в течение многих лет.

Исследование  живых клеток и тканей.Прижизненные исследования клеток в организме (in vivo).

С помощью специальных  микроскопов-иллюминаторов можно  наблюдать циркуляцию крови в  микрососудах. Вживление прозрачных камер в организм животного помогает изучать изменения в трансплантанте, находящимся внутри камеры, в динамике. Исследование живых клеток и тканей в культуре (in vitro). Выделенные клетки, образцы тканей или органов помещают в стеклянные или пласт-массовые сосуды, содержащие питательную среду. Обеспечивается стерильность среды и температура, соответствующая температуре тела. В этих условиях клетки в течении длитель-ного времени сохраняют способность к росту, размножению, дифференцировке, движению.

Исследование  химического состава клеток и  тканей.Цито- и гистохимические методы позволяют выявлять локализацию ДНК, РНК, белков, углеводов, липидов, аминокислот, минеральных веществ, витаминов в структурах клеток, тканей и органов. Эти методы основаны на специфичности реакции между химическим реактивом и субстратом, входящим в состав клеточных и тканевых структур, и окрашивании продуктов химической реакции. Фракционирование клеточного содержимого.Фракционировать структуры и макромолекулы клеток можно ультрацентрифугированием, хроматографией, электрофорезом. С помощью ультрацентрифугирования клетки можно раз-делить на органеллы и макромолекулы. Вначале разрушают клетки осмотическим шоком, ультразвуком или механически. При этом мембраны распадаются на фрагменты, из которых формируются пузырьки, а ядра и органеллы сохраняются интактными. При ультрацентрифу-гировании вначале оседают более крупные части (ядра, цитоскелет), затем последовательно митохондрии, лизосомы и пероксисомы, микросомы и мельчайшие пузырьки, рибосомы и крупные макромолекулы. При центрифугировании различные фракции оседают с различной скоростью, образуя в пробирке отдельные полосы, которые можно выделить и исследовать.

Количественные методы.

Особенность количественно-гистохимических  методов исследования заключается  в возможности изучения концентрации и содержания химических компонентов  в конкретных структурах клеток и  тканей.

Цитоспектрофотометрия - метод  количественного изучения внутриклеточных  веществ по их абсорбционным спектрам.Цитоспектрофлюориметрия – метод количественного изучения внутриклеточных ве-ществ по спектрам их флюоресценции.

3. Химический состав, строение и  функции цитоплазмы.

Цитоплазма — это тот  компонент клетки, который остается, если исключить ядро. Но фактически, как это следует извышеизложенного, клеточное ядро связано с цитоплазмой  целым рядом структур и отрывать его от остальной клетки-значит разрушить целостность клетки как системы. Можно экспериментально получить безъядерные клетки — цитопласты. Они могут продолжать процессы синтеза белков, липидов, АТФ, ио, конечно, не могут осуществлять синтеза нуклеиновых кислот н поэтому по мере деградации информационных РНК довольно быстро (в течение 1—3 сут) погибают. В эукариотических организмах встречаются и безъядерные клетки, но все же они являются исключением. Классическим примером являются безъядерные эритроциты млекопитающих, время жизни которых может достигать 120 дней; описаны безъядерные гладкомышечные клетки у моллюсков и других организмов.Цитоплазма у разных типов клеток может занимать неодинаковый объем. Так, у лимфоцитов ее объем примерно равен объему ядра, у гепатоцита, наоборот, ядро занимает всего около 6% от общего объема илеткя, у нейронов эта доля в 600 раз меньше.Цитоплазма, как я ядро, многокомпонентна. Даже под световым микроскопом в цитоплазме живой клетки видны вкрапления, неоднородности, частички, но особенно четко неодно-родность цитоплазмы видна пря электронной микроскопии. Формально ее структуру подразделяют на три части: органеллы, включения и гиалоплазма (основная плазма, или ци-тозоль). Органеллы — обязательные для любой клетки компоненты, без которых клетка не может поддерживать свое существование. Включения — необязательные компоненты, которые представляют собой или отложения запасных веществ (гликоген, желточные грану-лы), или скопление продуктов метаболизма (пигменты, кристаллы солей и пр. — в растительных клетках). И органеллы и включения погружены в гиалоолазму — жидкую фазу цитоплазмы клетки. Клетка как таковая представляет собой мембранный мешочек, заполненный водным раствором белка. Известен ее химический состав: вода составляет примерно 85% от общего объема клетки, белок — 10, ДНК-0,4, РНК — 0,7, липиды — 2, неорганические соли — 1, органические соединения — 1%. Примерно 25% от сухого веса клеточных белков эукариотнческой клетки приходится на белки гиалоплазмы. В бактериаль-ных клетках, бедных мембранными элементами, на долю белков гиалоплазмы приходится около половины всех белков клетки.Термины гиалоплазма (от «hyaline» — прозрачный), основная плазма, матрикс цитоплазмы или цитозоль обозначают очень важную часть клетки, ее истинную внутреннюю среду. Гиа-лоплазму достаточно просто получить в виде фракции. Для этого путем дифференциального центрифугирования осаждают из гомогенатов клеток все тяжелые компоненты вплоть до рибосом. Надосадочная жидкость в этом случае и представляет собой растворимый компонент цитоплазмы — цитозоль, или гиалоплазму.Цитозоль — не просто разбавленный водный раствор; его состав весьма сложен, а консистенция приближается к гелю (желе). Гели — это структурированные коллоидные системы с жидкой дисперсной средой. Частицы дисперсной фазы соединены между собой в рыхлую пространственного сетку, которая содержит в своих ячейках дисперсную среду, лишая текучести систему в делом. Гель гиалоплазмы, или цитозоль, относится к тиксотроп-ным гелям, которые под воздействием внешних условий (температуры, давления) или внутренних факторов (факторов стабилизации или деполимеризации) могут менять свое агрегатное состояние и переходить в менее вязкую, более жидкую фазу — золь (раствор) Такие гель — золь переходы очень характерны для гиалоплазмы. Так, например, при высоких гидростатических давлениях цитоплазма не уплотняется, а обратимо разжижается. Функциональное значение гиалоплазмы очень велико. Здесь локализованы ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, биосинтеза сахаров. В гиалоплазме синтезируется и откладывается запасной полисахарнл гликоген, накапливаются запасные жировые капли, состояние из триацилглнцеридов. Здесь же происходят процессы гликолиза и синтез части АТФ. В гиалоплазме на рибосомах и полирибосомах, несвязанных с мембранами, синтезируются белки, необходимые для поддержания жизнедеятельности клеток и построения ее органелл. Здесь же с помощью специфических ферментов активизи-руются аминокислоты, осуществляется их связывание с трансферными РНК. В цитозоле также происходит модификация ферментов (например, фосфорилиропапане), приходящая к их активации или к инактивации расщепляются с помощью специфических протеиназ белки (деградация белка) и др.На рибосомах синтезируются белки, транспортируемые в различные участки клетки, а также все белки клеточного ядра большая часть белков митохондрий и пластид, основные белки пероксисом. Эти группы белков имеют свои сигнальные аминокислотные последовательности, которые «узнаются» соответственно или ядерными порами, или цито-плазматическими мембранами, что позволяет белкам попадать внутрь митохондрий, пластик, пероксисом. Синтез секреторных белков, белков лизосом, внеклеточного матрикса также начинается в гиалоплазме, но после контакта с мембранами гранулярного эндоплазматического рстикулу-ма комплекс рибосома—информационная РНК—пептид оказыва¬ется связанным с ними, а синтезирующийся белок ко-трансляционно переносится через мембрану в полости мембран-ных вакуолей.Кроме структурных белков и ферментов в цитозоле в растворенном состоянии содержится огромное количество аминокис¬лот, нуклеотидов и других строительных блоков биополиме-ров, а также множество метаболитов — промежуточных продуктов, возникающих при синте-зе и распаде макромолекул.Гиалоплазма содержит большое количество ионов неорга¬нических соединений, таких, как Na+, К+, Са2+, Cl-, HCO3-, ИР042- и др. Концентрация ионов строго детерминирована и ре-гулируется мембранными компонентами клетки. Обязательные компоненты цитоплазмы — органеллы, или органоиды, — формально. По морфологическим признакам можно разделить на две группы; мембранные и немембранные. Мембранные органеллы также представлены двумя вариантами: одномембранным и двух-мембранным. К одномембранным относятся органеллы вакуолярной системы — эндоплазма-тический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специализированные вакуоли, а также плазматическая мембрана. К двухмембранным оргчнеллам относятся митохондрии, пластины и клеточное ядро К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток, постоянно присутствующие в клетках. Выраженность элементов клеточного скелета (цитоскелета постоянного компонента клетки) может значительно меняться в течение клеточного цикла от полного исчезновения одного компонента (например, цитоплазматическне микротрубочки во время митоза) до появления новых структур (веретено митоза). Общим свойством мембранных органелл является то, что они построены из липопротеид-ных пленок, или перепонок тонких слоев, замыкающихся сами на себя так, что образуют замкнутые полости и тем самым разделяют цитоплазму на группы различных отсеков. Внутреннее содержимое этих отсеков, или вакуолей, всегда отличается от содержимого гиа-лоплазмы Толщина таких пленок-мембран очень мала (около 7 — 10 нм), их масса составляет около 4% от сухой массы. Значительные размеры имеет площадь клеточных мембран Так, например, гепатоцит, имеющий в поперечнике около 20 мкм и занимающий объем около 5000 мкм', окружен плазматической мембраной с общей площадью 2200 мкм2. Общая же площадь его внутриклеточных мембран в 50 раз больше и составляет 110000 мкм2 (!) Под электронным микроскопом цитоплазма клеток представляется как бы заполненной пеной из замкнутых мембранных пузырьков разной формы: в виде округлых вакуолей, плоских замкнутых мешочков, извитых трубок и т. п (рис. 94) В гепатоците на долю плазма-тической мембраны приходится примерно 2% от всех клеточных мембран, на вакуолярную систему — 58, на митохондрии — 40, на внутреннюю мембрану ядра — около 0,2 %. Из приведенных выше данных видно, что мембраны клетки, или биомембраны, занимают одно из ведущих мест в структурно-функциональной организации клетки.